美國PCB傳感器320C18消費者的青睞

美國PCB傳感器320C18消費者的青睞

扭矩傳感器 
扭矩傳感器，（又稱力矩傳感器、扭力傳感器、轉(zhuǎn)矩傳感器、扭矩儀）分為動態(tài)和靜態(tài)兩大類，其中動態(tài)扭矩傳感器又可叫做轉(zhuǎn)矩傳感器、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器、非接觸扭矩傳感器、旋轉(zhuǎn)扭矩傳感器等。 扭矩傳感器是對各種旋轉(zhuǎn)或非旋轉(zhuǎn)機(jī)械部件上對扭轉(zhuǎn)力矩感知的檢測。扭矩傳感器將扭力的物理變化轉(zhuǎn)換成精確的電信號。扭矩傳感器可以應(yīng)用在制造粘度計，電動（氣動，液力）扭力扳手，它具有精度高，頻響快，可靠性好，壽命長等優(yōu)點。
中文名 扭矩傳感器 外文名 MRT 又    稱 力矩傳感器、扭力傳感器 分    類 動態(tài)和靜態(tài) 優(yōu)    點 精度高，頻響快，可靠性好
目錄
1 基本介紹
2 兩類傳感器
3 高性能無線型
4 電子式
5 應(yīng)用范圍
6 產(chǎn)品信息
? 基本原理
? 產(chǎn)品特點
7 信號傳輸
? 信號輸出
? 信號采集
8 注意事項
9 安裝使用
? 使用環(huán)境
? 安裝方式
10 利與弊
? 發(fā)展趨勢
? 不足之處
基本介紹編輯
扭矩是在旋轉(zhuǎn)動力系統(tǒng)中頻繁涉及到的參數(shù)，為了檢測旋轉(zhuǎn)扭矩，使用較多的是扭轉(zhuǎn)角相位差式傳感器。該傳感器是在彈性軸的兩端安裝著兩組齒數(shù)、形狀及安裝角度*相同的齒輪，在齒輪的外側(cè)各安裝著一只接近(磁或光)傳感器。當(dāng)彈性軸旋轉(zhuǎn)時，這兩組傳感器就可以測量出兩組脈沖波，比較這兩組脈沖波的前后沿的相位差就可以計算出彈性軸所承受的扭矩量。該方法的優(yōu)點：實現(xiàn)了轉(zhuǎn)矩信號的非接觸傳遞，檢測信號為數(shù)字信號；缺點：體積較大，不易安裝，低轉(zhuǎn)速時由于脈沖波的前后沿較緩不易比較，因此低速性能不理想。
扭矩測試比較成熟的檢測手段為應(yīng)變電測技術(shù)，它具有精度高、頻響快、可靠性好、壽命長等優(yōu)點。 將的測扭應(yīng)變片用應(yīng)變膠粘貼在被測彈性軸上，并組成應(yīng)變橋，若向應(yīng)變橋提供工作電源即可測試該彈性軸受扭的電信號。這就是基本的扭矩傳感器模式。但是在旋轉(zhuǎn)動力傳遞系統(tǒng)中，棘手的問題是旋轉(zhuǎn)體上的應(yīng)變橋的橋壓輸入及檢測到的應(yīng)變信號輸出如何可靠地在旋轉(zhuǎn)部分與靜止部分之間傳遞，通常的做法是用導(dǎo)電滑環(huán)來完成。 由于導(dǎo)電滑環(huán)屬于磨擦接觸，因此不可避免地存在著磨損并發(fā)熱，因而限制了旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速及導(dǎo)電滑環(huán)的使用壽命。并且由于接觸不可靠引起信號波動，從而造成測量誤差大甚至測量不成功。為了克服導(dǎo)電滑環(huán)的缺陷，另一個辦法就是采用無線電遙測的方法 :將扭矩應(yīng)變信號在旋轉(zhuǎn)軸上放大并進(jìn)行V/F轉(zhuǎn)換成頻率信號，通過載波調(diào)制用無線電發(fā)射的方法從旋轉(zhuǎn)軸上發(fā)射至軸外，再用無線電接收的方法，就可以得到旋轉(zhuǎn)軸受扭的信號。 旋轉(zhuǎn)軸上的能源供應(yīng)是固定在旋轉(zhuǎn)軸上的電池。該方法即為遙測扭矩儀。
兩類傳感器編輯
非接觸式扭矩傳感器
非接觸式扭矩傳感器輸入軸和輸出軸由扭桿連接起來，輸入軸上有花鍵，輸出軸上有鍵槽。當(dāng)扭桿受方向盤的轉(zhuǎn)動力矩作用發(fā)生扭轉(zhuǎn)時，輸入軸上的花鍵和輸出軸上鍵槽之間的相對位置就被改變了?；ㄦI和鍵槽的相對位移改變量等于扭轉(zhuǎn)桿的扭轉(zhuǎn)量，使得花鍵上的磁感強度改變，磁感強度的變化，通過線圈轉(zhuǎn)化為電壓信號。非接觸扭矩傳感器由于采用的是非接觸的工作方式，因而壽命長、可靠性高，不易受到磨損、有更小的延時、 受軸的偏轉(zhuǎn)和軸向偏移的影響更小，已經(jīng)廣泛用于轎車領(lǐng)域。 [1] 
應(yīng)變片扭矩傳感器
應(yīng)變片傳感器扭矩測量采用應(yīng)變電測技術(shù)。在彈性軸上粘貼應(yīng)變計組成測量電橋，當(dāng)彈性軸受扭矩產(chǎn)生微小變形后引起電橋電阻值變化，應(yīng)變電橋電阻的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕淖兓瘡亩鴮崿F(xiàn)扭矩測量。傳感器就完成如下的信息轉(zhuǎn)換；傳感器由彈性軸、測量電橋、儀器用放大器、接口電路組成。
高性能無線型編輯
高性能無線扭矩傳感器將傳感器與無線通信技術(shù)結(jié)合在一起，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的無線傳輸。扭矩電信號由單片機(jī)控制的信號處理電路進(jìn)行放大、A/D轉(zhuǎn)換之后，編碼器將采集到的數(shù)字量編碼傳送給發(fā)射模塊進(jìn)行發(fā)送。接收模塊接收到數(shù)據(jù)后，解碼器將譯出的數(shù)據(jù)傳送給單片機(jī)，由LED顯示得到的扭矩數(shù)據(jù)值。傳感器數(shù)據(jù)采集發(fā)射電路由扭矩傳感器、信號處理部分、單片機(jī)和無線發(fā)射電路組成。扭矩傳感器將電阻應(yīng)變片產(chǎn)生的應(yīng)變電信號傳送到信號處理電路。信號處理部分對傳感器模擬信號提取放大，并進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換。微處理器負(fù)責(zé)控制系統(tǒng)各部分器件的工作，并對數(shù)字信號進(jìn)行處理。無線發(fā)射電路在微處理器的控制下，由編碼器將采集到的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的編碼和處理，并用發(fā)射模塊發(fā)射出。實現(xiàn)無線傳輸。
電子式編輯
電子式扭矩儀是一種針對風(fēng)機(jī)、水泵試驗及現(xiàn)場能效評測的便攜式高性能軸功率測量儀器。電子式扭矩儀創(chuàng)造性的摒棄了傳統(tǒng)機(jī)電式扭矩傳感器繁瑣、復(fù)雜、在很多現(xiàn)場環(huán)境下不易實現(xiàn)的安裝過程，實現(xiàn)了風(fēng)機(jī)、水泵電機(jī)效率的實時測量，監(jiān)測風(fēng)機(jī)、水泵電機(jī)在使用過程中各環(huán)節(jié)的運行狀態(tài)，對研究風(fēng)機(jī)、水泵電機(jī)的使用狀態(tài)提供了實時、真實、可靠的數(shù)據(jù)；避免了因機(jī)電式扭矩傳感器安裝不當(dāng)對試驗結(jié)果造成的影響。
電子式扭矩儀能*取代傳統(tǒng)扭矩傳感器的軸功率測量功能，并且能獲取風(fēng)機(jī)、水泵電機(jī)的實時效率，為風(fēng)機(jī)、水泵機(jī)組節(jié)能提供了嚴(yán)謹(jǐn)、科學(xué)評測手段。
電子式扭矩儀
電子式扭矩儀(3張)
應(yīng)用范圍編輯
扭矩傳感器是一種測量各種扭矩、轉(zhuǎn)速及機(jī)械功率的精密測量儀器。應(yīng)用范圍十分廣泛，主要用于：
1、電動機(jī)、發(fā)動機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等旋轉(zhuǎn)動力設(shè)備輸出扭矩及功率的檢測；
2、風(fēng)機(jī)、水泵、齒輪箱、扭力板手的扭矩及功率的檢測；
3、鐵路機(jī)車、汽車、拖拉機(jī)、飛機(jī)、船舶、礦山機(jī)械中的扭矩及功率的檢測；
4、可用于污水處理系統(tǒng)中的扭矩及功率的檢測；
5、可用于制造粘度計；
6、可用于過程工業(yè)和流程工業(yè)中；
7、可以應(yīng)用于實驗室，測試部門以及生產(chǎn)監(jiān)控和質(zhì)量控制；
產(chǎn)品信息編輯
基本原理
扭矩的測量：采用應(yīng)變片電測技術(shù)，在彈性軸上組成應(yīng)變橋。如圖1所示：

產(chǎn)品特點
1.信號輸出可任意選擇波形─方波或脈沖波。
2.檢測精度高、穩(wěn)定性好、抗干擾性強。
3.不需反復(fù)調(diào)零即可；連續(xù)測量正反扭矩。
4.即可測量靜止扭矩，也可測量動態(tài)扭矩。
5.體積小、重傳感器可脫離二次儀表獨立使用，只要按插座針號提供 +15V，-15V（200mA）的電源，即可輸出阻抗與扭矩成正比的等方波或脈沖波頻率信號。量輕、易于安裝。
6.測量范圍： 0—10000Nm標(biāo)準(zhǔn)可選, 非標(biāo)準(zhǔn)2萬Nm、3萬Nm、5萬Nm、8萬Nm、10萬Nm，特殊量程可定制。
信號傳輸編輯
信號輸出
· 方波信號、脈沖信號。
· 扭矩傳感器的標(biāo)準(zhǔn)信號輸出是頻率信號，即5-15KHz；為了適應(yīng)客戶需求，無需外置模塊，與原始輸出電路整合設(shè)計直接輸出4-20mA、0-20mA、1-5V、0-5V模擬信號，方便客戶采。
2、扭矩信號處理形式：
· 扭矩傳感器輸出的頻率信號送到頻率計或數(shù)字表，直接讀取與扭矩成正比的頻率信號或電壓、電流信號。
· 扭矩傳感器的扭矩與頻率信號送給單片機(jī)二次儀表，直接顯示實時扭矩值、轉(zhuǎn)速及輸出功率值及 RS232通訊信號。
· 直接將扭矩與轉(zhuǎn)速的頻率信號送給計算機(jī)或 PLD進(jìn)行處理。 [1] 
信號采集
頻率輸出信號的信號采集頻率信號輸出時，與后續(xù)的信號采集設(shè)備的建議接口電路如圖所示
頻率信號采集
頻率信號采集
電流或電壓輸出信號的信號采集如圖所示。
電流電壓信號采集
電流電壓信號采集
注意事項編輯
1.安裝時，不能帶電操作，切莫直接敲打、碰撞傳感器。
2.聯(lián)軸器的緊固螺栓應(yīng)擰緊 ,聯(lián)軸器的外面應(yīng)加防護(hù)罩，避免人身傷害。
3.信號線輸 出不得對地 ,對電源短路,輸出電流不大于10mA· 屏蔽電纜線的屏蔽層必須與 +15V電源的公共端（電源地）連接。
安裝使用編輯
使用環(huán)境
扭矩傳感器應(yīng)安裝在環(huán)境溫度為0℃ ～ 60℃，相對濕度小于90%，無易燃、易爆品的環(huán)境里。不宜安裝在強電磁干擾的環(huán)境中。
安裝方式
(1) 水平安裝:如圖11所示:

(2) 垂直安裝:圖12所示:

3、連接方式： 扭矩傳感器與動力設(shè)備、負(fù)載設(shè)備之間的連接
（1）彈性柱銷聯(lián)軸器連接如圖13所示，此種連接方式結(jié)構(gòu)簡單，加工容易，維護(hù)方便。能夠微量補償安裝誤差造成的軸的相對偏移，同時能起到輕微減振的作用。適用于中等載荷、起動頻繁的高低速運轉(zhuǎn)場合，工作溫度為-20-70℃。

（2）剛性聯(lián)軸器連接如圖14所示，這種連接形式結(jié)構(gòu)簡單，成本低，無補償性能，不能緩沖減振，對兩軸的安裝精度較高。用于振動很小的工況條件。

4、安裝要求：
（1） 扭矩傳感器可水平安裝，也可垂直安裝。
（2） 如圖11、12所示，動力設(shè)備、傳感器、負(fù)載設(shè)備應(yīng)安裝在穩(wěn)固的基礎(chǔ)上，以避免過大的震動，否則可能發(fā)生數(shù)據(jù)不穩(wěn)，降低測量精度，甚至損壞傳感器。
（3） 采用彈性柱銷聯(lián)軸器或剛性聯(lián)軸器連接。
（4） 動力設(shè)備、傳感器、負(fù)載設(shè)備軸線的同心度應(yīng)小于Φ0.05mm。
利與弊編輯
發(fā)展趨勢
隨著自控系統(tǒng)的不斷完善和發(fā)展，對扭矩傳感器的精度、可靠性和響應(yīng)速度提出了更高的要求。扭矩傳感器正呈現(xiàn)以下的發(fā)展趨勢：
1、測試系統(tǒng)向微型化數(shù)字化、智能化、虛擬化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展；
2、從單功能向多功能發(fā)展，包括自補償、自修正、自適應(yīng)、自診斷、遠(yuǎn)程設(shè)定、狀態(tài)組合、信息存儲和記憶；
3、向著小型化、集成化方向發(fā)展。傳感器的檢測部分可以通過結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計和優(yōu)化來實現(xiàn)小型化，IC部分可以整合盡可能多的半導(dǎo)體部件、電阻到一個單獨的IC部件上，減少外部部件的數(shù)量；
4、由靜態(tài)測試向動態(tài)在線檢測方向發(fā)展；
不足之處
遙測扭矩儀成功之處在于克服了電滑環(huán)的兩項缺陷，但也存在著三個不足之處，
其一：易受使用現(xiàn)場電磁波的干擾；
其二：由于是電池供電，所以只能短期使用；
其三：由于在旋轉(zhuǎn)軸上附加了結(jié)構(gòu)，易引起高轉(zhuǎn)速時的動平衡問題，在小量程及小直徑軸時更突出；
數(shù)字式扭矩傳感器吸取了上述各種方法的優(yōu)點并克服了其缺陷，在應(yīng)變傳感器的基礎(chǔ)上設(shè)計了兩組旋轉(zhuǎn)變壓器，實現(xiàn)了能源及信號的非接觸傳遞。并做到了扭矩信號的傳遞與是否旋轉(zhuǎn)無關(guān)，與轉(zhuǎn)速大小無關(guān)，與旋轉(zhuǎn)方向無關(guān)。

式傳感器的應(yīng)用還將迅速發(fā)展。